沒有哪個行業(yè)能像自動化企業(yè)那樣清楚如何幫助自己的客戶去適應(yīng)其他行業(yè)的技術(shù)，并從中找到成功的模型。自20世紀50年代以來，倍加福公司的這種能力得到了不斷完善，“1958年電感式接近開關(guān)的發(fā)明便是對此最好的佐證。”倍加福首席執(zhí)行官、工程博士Gunther Kegel先生介紹了這款產(chǎn)品的由來，該產(chǎn)品是迄今為止倍加福最重要的產(chǎn)品之一。當年鄰近路德維希港的化學集團巴斯夫希望更換以前使用的機械式接觸開關(guān)，并尋找一種無磨損和非接觸式的替代品。由于倍加福公司兩位創(chuàng)始人中的一位是接受過培訓的無線電專家，通曉無線電技術(shù)專業(yè)知識，于是便有了電感式接近開關(guān)的問世，最初它只是客戶特定的化工行業(yè)的本安電路解決方案，很快這種方案就被用于其他行業(yè)，這些行業(yè)都看重開關(guān)幾乎無限的使用壽命。在20世紀70年代之后，流程自動化成為許多企業(yè)的生存戰(zhàn)略，人們對接近開關(guān)的需求也不斷增長。當時倍加福積極應(yīng)對，“兩位創(chuàng)始人都敢于進軍當時的全新技術(shù)——半導體技術(shù)。” Kegel博士解釋說。這種勇氣，再加上及時發(fā)現(xiàn)最新解決方案和市場的觸覺以及在歐洲之外的立足自此貫穿了整個公司的發(fā)展史。幾乎在同一時期(1956年)倍加福還開發(fā)出了第一款用于潛在爆炸性環(huán)境中本質(zhì)安全電路的磁放大器，從而為今天在世界電子防爆市場上的領(lǐng)先地位和競爭力奠定了基礎(chǔ)。如今該公司的工廠自動化組件的種類最多，包括電感式、電容式、超聲波和光電傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、AS-Interface、RFID識別系統(tǒng)、條形碼和數(shù)據(jù)矩陣代碼以及視覺傳感器，不過電感式接近開關(guān)仍然是產(chǎn)品組合中重要的一員。
從第一個接近開關(guān)到透明機器的感覺器官，具有通信功能的傳感器成為工業(yè)4.0的信息服務(wù)器
現(xiàn)場總線技術(shù)時代的到來
到20世紀70年代時，倍加福已逐漸發(fā)展成為一家電子產(chǎn)品制造商，并越來越多地使用原本為電信和汽車電子等其他應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)的電子元件，而這些又被用于第一個電子隔離開關(guān)放大器和其他傳感器的開發(fā)，公司在當時便已在英國和新加坡開設(shè)了分支機構(gòu)，具有良好的國際聲譽，并擁有“專業(yè)電子設(shè)備工廠”的稱號。在下一個技術(shù)浪潮中，設(shè)計和制造過程發(fā)生了變化。“每一個階段的技術(shù)都會被用來推動自己的產(chǎn)品。”Kegel博士說， 90年代末時，許多倍加福產(chǎn)品已經(jīng)安裝了微控制器。“我們30年前便開始數(shù)字化了，所以今天互聯(lián)時代的到來，對我們來說不是新鮮事。”最終在20世紀90年代末期數(shù)字化開始了，同時也迎來了現(xiàn)場總線技術(shù)的時代。
圖1 新一代定位系統(tǒng)首次實現(xiàn)了僅憑單個傳感器就能達到符合SIL 3/PL e標準的絕對安全定位
過程工業(yè)的發(fā)展也是這種演變的部分縮影，1996年倍加福推出了遠程I/ O，是對傳統(tǒng)系統(tǒng)接口技術(shù)的實用補充。遠程I/O可以通過標準化的雙線總線傳輸大量模擬、數(shù)字輸入和輸出信號，大大縮短了安裝時間。該技術(shù)一直以來都被證明是可靠的，并且集成到了所有重要過程控制系統(tǒng)和控制器的操作環(huán)境中。在這之后，為了將這項技術(shù)與不同類型的防爆技術(shù)相結(jié)合，倍加福擴大了其產(chǎn)品范圍。迄今為止，這是市場上唯一可以在區(qū)域1和2中處理相同數(shù)量的輸入和輸出通道的替代方案，幾年后憑借高電動后備箱概念，這家位于德國曼海姆的企業(yè)再次成為防爆領(lǐng)域現(xiàn)場總線技術(shù)的先驅(qū)，此時的主線安裝安全性更高，因此可防止機械損壞和未經(jīng)授權(quán)的開啟。能量限制在現(xiàn)場設(shè)備的連接引線上完成，借助限流接線組件，例如帶有本質(zhì)安全輸出的場屏障，其優(yōu)點是沒有能量限制的電源可以深入危險區(qū)域，與此同時運行期間還可以在現(xiàn)場設(shè)備上工作，這一優(yōu)點在實踐中極為寶貴。
全球化進程一目了然
自2000年起，軟件開始扮演越來越重要的角色，具有象征性的是當時與Endress+ Hauser組建的合資企業(yè)，生產(chǎn)可以輕松地將設(shè)備集成到控制系統(tǒng)和資產(chǎn)管理系統(tǒng)中的PC軟件，采用的模式是軟件驅(qū)動程序技術(shù)，通過即插即用將外圍設(shè)備連接到PC，它們還應(yīng)該可以用于現(xiàn)場設(shè)備，同時也是FDT技術(shù)的一種前驅(qū)形式，使用這種技術(shù)現(xiàn)在可以實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與控制系統(tǒng)的簡單連接。倍加福仍在參與的Codewrights公司未來將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，畢竟傳感器會變得越來越復雜，并且需要一個有效且安全的軟件環(huán)境。在這些年里，倍加福公司蓬勃發(fā)展，在國際上也久負盛名，這家家族企業(yè)現(xiàn)在在全球擁有40多家子公司和各種加工廠，共有員工6000名。“像所有中小企業(yè)一樣，我們留下了明確的全球足跡，”Kegel博士總結(jié)道，6.3億美元的銷售額均勻來自德國、美國、亞洲和歐洲。
邁入工業(yè)4.0時代
自從工業(yè)4.0概念在五年前問世以來，人們一致認為能帶來新方法和潛力的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)代表著未來，而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重點是生產(chǎn)場所與辦公室的聯(lián)網(wǎng)。“我們必須將自動化系統(tǒng)嵌入其中，并通過軟件創(chuàng)建與物聯(lián)網(wǎng)的多維連接。”Kegel博士描述了接下來的任務(wù)。
這種連接將從三個方面進行，首先是沿著價值鏈橫向整合，在接下來的縱向一體化中，所有網(wǎng)絡(luò)都是相互聯(lián)系的，這將擴展到商業(yè)模式，遠遠超出商品管理系統(tǒng)或SAP系統(tǒng)的集成，最后要關(guān)注的是一個產(chǎn)品從開發(fā)到報廢處理的生命周期，這無疑是最大的一項挑戰(zhàn)，因為這包括防爆或環(huán)保等方面，正是這些挑戰(zhàn)阻礙了工業(yè)4.0時代的快速實施，舉個例子，光是開發(fā)針對危險區(qū)域以太網(wǎng)連接的物理技術(shù)，就有15個不同的公司聯(lián)合研究了6年。
信息和通信企業(yè)中的“大玩家”往往低估了生產(chǎn)現(xiàn)場的額外要求，防爆保護和功能安全需要“實時功能”，而這會明顯超出延遲時間短的要求。不過大型軟件公司主導著“辦公區(qū)域”，自動化公司也學習如何在這個新市場環(huán)境中立足。與“生產(chǎn)現(xiàn)場”相關(guān)的“特定領(lǐng)域”知識是自動化公司在數(shù)字化過程中做出的最重要貢獻。
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圖2 重塑輝煌：電感式接近開關(guān)現(xiàn)在大約有2600種不同的設(shè)計形狀和規(guī)格，未來將繼續(xù)發(fā)展
無論如何倍加福公司都不會選擇等待，相反，在未來幾年里公司將按照慣例積極推動相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展。包括涵蓋不同領(lǐng)域的內(nèi)部數(shù)字議程，例如通過使用新式通信等方式讓下一代員工參與這一過程，同時所有業(yè)務(wù)流程都要數(shù)字化，以便進一步發(fā)揮效率潛力。比如倍加福現(xiàn)在的報價流程已經(jīng)全球統(tǒng)一并完全數(shù)字化，取得了巨大成功，客戶和員工都可以從更高的速度和透明度中受益。Kegel博士認為，第三個組成部分是智能制造流程和智能生產(chǎn)的建立，目標是小批量生產(chǎn)，不僅因為客戶只訂購單件，而且因為這樣可以提高靈活性、更好地利用資源、減少生產(chǎn)時間和增加質(zhì)量保證，該公司目前正在內(nèi)部推動許多類似的項目。“在有些項目上我們很超前，例如在可追溯性方面，有些公司認為這點非常重要并且愿意接受，但其他公司卻并未認識到它的作用。”這是來自Kegel博士的經(jīng)驗之談。對他來說數(shù)字化本身并非目的，只有通過它生產(chǎn)出更好或更便宜的產(chǎn)品，或者如果利用它推動倍加福公司的前進，這才有意義。
圖3 進一步開發(fā)高度復雜的3D測量
企業(yè)所要實現(xiàn)的數(shù)字化不只是內(nèi)部方面，還要轉(zhuǎn)向外部，專注于智能產(chǎn)品、連接和智能協(xié)作。4.0品牌的傳感器是倍加福針對工業(yè)4.0標準提供的產(chǎn)品，并且進行了新的補充，除此之外將傳感器集成到數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中，典型的例子是智能橋技術(shù)，該技術(shù)為機器或設(shè)備的傳感器和執(zhí)行器數(shù)據(jù)提供基于無線電的先進訪問通道，該訪問通道安裝在機器控制和支持IO-link的終端電源線中。系統(tǒng)可以從支持IO-link的設(shè)備中獲取數(shù)字信號，并通過藍牙將其直接發(fā)送到移動設(shè)備，例如平板電腦或其他藍牙接收器，用來作為數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，由此異常便捷地實現(xiàn)了傳感器的直接訪問，并使每個傳感器的永久數(shù)字連接成為可能。 大多數(shù)傳感器安裝在系統(tǒng)深處，因此往往會由于空間原因很難進行參數(shù)化，現(xiàn)在這項工作可以通過平板電腦以純文本的方式完成，也可以使用世界市場主導者Ecom的防爆平板電腦(Tab-Ex系列)或智能手機(Smart-Ex系列)，2017年倍加福為了尋求創(chuàng)新收購了這家企業(yè)，這也進一步證明了公司的轉(zhuǎn)變能力，不僅是在工業(yè)領(lǐng)域，也包括敏感的Ex領(lǐng)域。
無論人們正在推動哪些發(fā)展，未來都將屬于智能協(xié)作，例如人工智能或大數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容，同時與競爭對手的合作也會增強。“人們必須學會既要學會與市場上的合作伙伴競爭，也要學會彼此一起合作工作。”Kegels博士說道，ASI 5.0或APL等標準便證明了這一點的可行性。
同時倍加福也會通過有意識的分立積極推動在企業(yè)的正常生產(chǎn)中通常會被忽視的主題，例如倍加福創(chuàng)立的子公司Neoception發(fā)展很成功，其業(yè)務(wù)范圍是連接、數(shù)據(jù)管理和新的應(yīng)用軟件，而另一家由倍加福創(chuàng)立的公司Espace 6D則旨在獲取更多有關(guān)三維的知識。這些分立的公司主要不是為了賺錢，而是積累和使用經(jīng)驗。未來幾年圍繞工業(yè)4.0的工作并非總能成功，但這并不能阻止倍加福對新理念和新技術(shù)的探索，Kegel博士認為這也是一種體驗，即使有些項目最終走向死胡同，這種經(jīng)歷也是彌足珍貴的，況且即使是死胡同，經(jīng)過一段時間后可能又會成為下一個真正的成功模式，如同60年前的電感式接近開關(guān)一樣，精彩地完成了從模擬世界到數(shù)字時代的跨越。
